Tří{0}}fázové elektroměry střídavého proudu jsou důležitým zařízením v systému měření spotřeby. Horní hranice jejich měřeného výkonu není pevná hodnota, ale je přímo určena způsobem připojení. Existují tři hlavní typy: typ přímého připojení, typ externího proudového transformátoru (CT) a kombinovaný typ napěťového transformátoru (VT) + proudového transformátoru (CT). Kvůli rozdílům v konstrukčním provedení, přizpůsobené úrovni napětí a charakteristikám zatížení mají různé rozsahy maximálního výkonu a scénáře použití.
Tento článek bude komplexně analyzovat základní charakteristiky různých typů elektroměrů ze čtyř dimenzí: princip, logika výpočtu, horní hranice rozsahu měření a přizpůsobení scénáře.
Třífázový elektroměr s přímým{0}}připojením-střídavým proudem
Princip připojení a logika výpočtu výkonu
Elektroměry s přímým připojením-nevyžadují další transformátory proudu. Proud protéká přímo vnitřní proudovou cívkou a napětí je přímo připojeno k vnitřní napěťové cívce, takže jsou vhodné pro nízkonapěťové distribuční systémy (např. jmenovité napětí 380 V). Jejich maximální výkon je určen jejich jmenovitým proudem a základní vzorec pro výpočet je:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × Iₙₘₐₓ × cosφ
Kde: Uₙ=380V (jmenovité síťové napětí nízkonapěťového-systému), Iₙₘₐₓ je maximální jmenovitý proud elektroměru a cosφ je účiník (obvykle 0,8 pro průmyslové zátěže a 1 pro čistě odporové zátěže).
Horní hranice maximálního výkonu
Vezmeme-li jako příklad elektroměr UBS s přímým -třífázovým střídavým proudem{1}}připojením (platí pro třífázové nabíjecí baterie střídavého proudu a další scénáře), jeho maximální jmenovitý proud je běžně 0,25–5 (65) A (hodnota v závorkách je maximální povolený proud). S použitím napětí 380 V jako příkladu jsou provedeny následující výpočty:
Když cosφ=0.8, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×0,8≈34,45kW;
Když cosφ=1, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×1≈42,9kW.
Několik výrobců nabízí produkty s maximálním povoleným proudem 120A, což odpovídá maximálnímu výkonu přibližně 79 kW, ale maximální podporovaný výkon běžných produktů se soustředí v rozsahu 20-70 kW.
Použitelné scénáře
Vzhledem k eliminaci potřeby proudových transformátorů, snadné instalaci, nízkým nákladům a přizpůsobivosti dosahu nízkému -zátěži energie se elektroměry s přímým{1}}připojením používají hlavně pro:
- Třífázové měření v obytných komunitách (jako jsou vily a městské domy);
- Malé obchodní náklady, jako jsou malé obchody a večerky;
- Nízkonapěťová, nízkoenergetická zařízení v laboratořích a malých dílnách (jako jsou malé obráběcí stroje a ventilační zařízení);
- Místní nízkonapěťové-měření distribučních větví v kancelářských budovách.
Třífázový střídavý elektroměr typu externího transformátoru proudu (CT).
Princip připojení a logika výpočtu výkonu
Stěžejní konstrukce tohoto typu elektroměru je „měření malého proudu + rozšíření velkého proudu“: jmenovitý proud samotného elektroměru je pouze 0,01-0,05 (6) A/1 (6) A (specifikace UBS) a skutečný měřený proud je určen primárním proudem externího CT. Funkcí transformátoru proudu je převádět velký proud ve vedení na malý proud (např. 5A) na vstupu do elektroměru podle pevného transformačního poměru. Proto limit maximálního výkonu závisí na specifikaci primárního proudu CT a vzorec pro výpočet je:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × I₁ × cosφ
Kde: Uₙ=380V (nízkonapěťová/nízkonapěťová strana středního napětí), I₁ je maximální jmenovitý proud primární strany transformátoru proudu a cosφ se bere jako 0,8-1.
Limity maximálního výkonu
Specifikace primárního proudu CT pokrývají široký rozsah, od 50A do 3000A, s odpovídajícím maximálním výkonem zvyšujícím se stupňovitě:
- Malý CT (50/5A): I₁=50A, Pₘₐₓ≈26,5 kW;
- Střední CT (200/5A): I₁=200A, Pₘₐₓ≈106 kW;
- Velký CT (1000/5A): I₁=1000A, Pₘₐₓ≈530 kW;
- Extra{0}}velký CT (3000/5A): I₁=3000A, Pₘₐₓ≈1590 kW (1,59 MW).
Teoreticky, pokud se specifikace CT shodují, může tento typ elektroměru podporovat měření středního a vysokého výkonu 20kW-2MW, což z něj činí hlavní volbu pro průmyslové scénáře.
Použitelné scénáře
S rozsahem rozšířeným o CT lze elektroměr přizpůsobit pro střední a nízké napětí a také pro nízkonapěťové vysokonapěťové-zátěže. Používá se hlavně v:
- Malé a středně velké{0}}továrny (např. obráběcí, textilní a elektronická výroba);
- Hlavní měření distribuce elektřiny v komerčních komplexech a kancelářských budovách;
- odbočné obvody pro zařízení s vysokým výkonem, jako je centrální klimatizace a výtahy ve velkých supermarketech a hotelech;
- Nízkonapěťové rozvody elektrické energie v rozvodnách a průmyslových parcích.
Napěťový transformátor (VT) + proudový transformátor (CT) kombinovaný třífázový měřič střídavého proudu-
Princip připojení a logika výpočtu výkonu
Tento typ elektroměru je speciálně navržen pro rozvody vysokého-napětí (10 kV, 35 kV, 110 kV atd.). Vyžaduje, aby VT i CT převedly vysoké napětí a vysoký proud na standardní hodnoty, které elektroměr vydrží (napětí 100V, proud 5A). Maximální výkon je určen jmenovitým napětím systému a primárním proudem transformátoru proudu, vypočítaným podle následujícího vzorce:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₛ × I₁ × cosφ
Kde: Uₛ je jmenovité síťové napětí vysokonapěťového systému, I₁ je maximální jmenovitý proud na primární straně transformátoru proudu a cosφ se bere jako 0,8-1.
Limit maximálního výkonu
Úroveň napětí a specifikace CT vysokonapěťového{0}}systému určují jeho maximální kapacitu:
- 10kV systém + CT 600/5A: Pₘₐₓ=√3 × 10kV × 600A × 0,8 ≈ 8,3 MW;
- 35kV systém + CT 1000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 35kV × 1000A × 0,8 ≈ 48,5MW;
- Systém 110 kV + CT 3000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 110 kV × 3000A × 0,8 ≈ 474 MW.
V praktických aplikacích se maximální podporovaný výkon tohoto typu elektroměru může rozšířit z 5 MW na více než 500 MW, což plně pokryje požadavky na měření vysokého-napětí a vysokého-příkonu.
Použitelné scénáře
Jako hlavní měřicí zařízení ve vysokonapěťových distribučních systémech{0} se jeho aplikace vysoce soustředí na:
- Měření elektřiny-připojené do sítě z velkých elektráren a vodních elektráren;
- Měření hlavních vedení v regionálních rozvodnách a vysokonapěťových distribučních sítích;
- Vysokonapěťové výrobní linky v těžkém průmyslu, jako je ocel, chemikálie a neželezné kovy;
- Měření vysokého-výkonu nových energetických elektráren (větrné, fotovoltaické).
Shrnutí
| Způsob připojení | Maximální podporovaný rozsah výkonu | Scénáře základních aplikací | Klíčová kritéria výběru |
|---|---|---|---|
| Přímé připojení | 20-70 kW | Nízké{0}}napěťové malé zátěže (obytné, malé komerční, laboratoře) | Přizpůsobte jmenovitý proud zátěže; není potřeba žádné další vybavení |
| Externí připojení CT | 50kW-2MW | Střední a velká energetická zátěž na nízkonapěťové/středněnapěťové-straně nízkého napětí- (továrny, komerční komplexy) | Zvolte poměr CT podle zatěžovacího proudu |
| Kombinované připojení VT + CT | 5MW-500MW+ | Vysoké-napěťové ultra{1}}vysoké energetické zátěže (elektrárny, rozvodny, těžký průmysl) | Přizpůsobte napětí systému a poměr CT; splňují požadavky na izolaci vysokého-napětí |
Stručně řečeno, typ přímého připojení vítězí z hlediska pohodlí a hospodárnosti, externí typ CT vítězí z hlediska flexibilního rozsahu měření a typ kombinace VT+CT je silný v adaptaci na vysoké napětí a vysoký výkon.